高考物理复习特训考点四曲线运动万有引力与宇宙航行第37练实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系含解析

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第37练　实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系　（时间　10分钟）1．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．(1)本实验采用的科学方法是________．A．控制变量法    B．累积法C．微元法        D．放大法(2)图示情景正在探究的是________．  A．向心力的大小与半径的关系  B．向心力的大小与线速度大小的关系  C．向心力的大小与角速度大小的关系  D．向心力的大小与物体质量的关系(3)通过本实验可以得到的结果是________．A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比2．[2022·福建三明一模]某同学利用图甲中所示的DIS向心力实验器来探究圆周运动向心力的影响因素．实验时，砝码随旋臂一起做圆周运动，其受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋臂另一端的挡光杆每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间Δt，换算得ω.保持砝码的质量和转动半径不变，改变其转速得到多组F、ω的数据后，作出了F­ω2图线如图乙所示．牵引杆的质量和一切摩擦可忽略．(1)该同学采用的主要实验方法为________．A.等效替代法B．控制变量法C．理想化模型法(2)实验中，某次挡光杆经过光电门时的挡光时间为Δt，已知挡光杆到转轴的距离为d，挡光杆的挡光宽度为Δs，则可得挡光杆转动角速度w的表达式为________．(3)根据图乙，得到的实验结论是________________________． 第37练　实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系1．答案：（1）A　（2）D　（3）C解析：（1）在这两个装置中，控制半径、角速度不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用控制变量法，A正确．（2）控制半径、角速度不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，所以D选项是正确的．（3）通过控制变量法，得到的结果为在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，所以C选项是正确的．2．答案：（1）B　（2）ω＝　（3）在保持砝码的质量m、转动半径r不变的情况下，向心力大小F与ω2成正比解析：（1）因为实验中保持砝码的质量和转动半径等物理量不变，只改变其转速一个变量，所以采用的是控制变量法，选B.（2）由光电门的测速原理可知，挡光杆处的线速度为v＝，而ω＝，故挡光杆转动角速度为ω＝.（3）由所给的F­w2图线为一条过原点的直线可知，在保持砝码的质量m、转动半径r不变的情况下，向心力大小F与ω2成正比．